6ES7231-7PD22-0XA8产品信息
(1) PLC安装的地点应避免太阳光直接照射,保证有足够的散热空间和通风条件,避免安装在干扰严重、高温、高湿度有粉尘、不清洁以及有腐蚀气体的环境中。PLC要安装在有振源的地方时应采取减振措施。
(2)不要为了节约投资而将输入、输出线同用一根电缆,动力电缆和控制电缆要分开铺设,避免干扰。
(3)安装完毕,要检查清楚,把细短线、铜屑、铁屑、螺丝清理干净,方可通电。投入使用后,定期检查安装是否牢固和端子、模块的连接接线是否可靠,定期清扫灰尘,确保安全。
(4)为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC接上专用地线,接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开,平常要注意检查PLC的接地是否良好。
(5)控制PLC的工作环境(0~50℃为宜),必要时要采用强迫风冷冷却方式,可以有效地提高它的工作效率和寿命。
(6)PLC外部的输出元件,如电磁阀、接触器等的故障率远远高于PLC本身的故障率,若连接输出元件的负载短路,将会烧毁PLC的印制电路板。应选用适当容量的熔丝保护输出元件,切忌盲目更换。采用继电器输出时,承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命,采用的继电器工作寿命要求长。
(7)某些易损坏的部件,如I/O模块,要适当的购买备件;要注意定期检查防雷设施,防止雷击造成PLC损坏。BCD码(Binary-CodedDecimal?6?0)是二进制编码的十进制数的缩写,BCD码用4位二进制数表示一位十进制数。BCD码各位的数值范围为2#0000~2#1001,对应于十进制数0~9。BCD码不能使用十六进制的A~F(2#1010~2#1111)这6个数字。BCD码本质上是十进制数,相邻两位逢十进一。
BCD码的高位二进制数是符号位,负数的符号位为1,正数为0。16位BCD码的范围为–999~+999。
下图的拨码开关将显示的数字转换为4位二进制数。PLC用12个数字量输入点读取的是3位BCD码,它的值为2#10000010 1001,即十六进制数16#829。
BCD码没有单独的表示方法,而是借用了十六进制的表示方法,二者很容易混淆。
下图是S7-300/400的BCD码和整数的相互转换指令,可以看到在指令中BCD码均用十六进制的形式表示。
在程序中,怎么知道一个数字是BCD码还是十六进制数呢?
1)看数据的来源和用途。BCD码一般用于输入和输出,例如来自拨码开关的数据是BCD码,送给显示电梯楼层的译码器芯片的是BCD码。
2)看手册的规定,例如数据类型DATE_AND_TIME中的日期和时间值是BCD码,计数器的预设值PV和当前计数值CV_BCD为BCD码。
怎样监视BCD码?
在变量表和程序状态监控中,用十六进制格式监视BCD码。
怎样输入BCD码?
从上图可以看出,BCD码用十六进制格式输入,其高位(符号位)为16#F(2#1111)。BCD码的低3位各位只能是0~9,如果是16#A~16#F则会出错。
计数器的预设值PV是0~999的BCD码,可以用格式为C#的常数(C#1~C#999)作为计数器的预设值。
下图用MW42提供计数器的预设值PV,如果用MOVE指令将十进制数348(对应的十六进制数为16#15C)传送给MW42,进入RUN模式时,操作系统将它转换为BCD码时出错(16#15C不是BCD码),不能切换到RUN模式。
输入预设值348时,应改为将C#348传送给MW42,它会自动地变为W#16#348,当然也可以直接输入16#348。没有必要用I_BCD指令将348转换为BCD码W#16#348后,再传送给MW42。
在看手册时说BCD码和16进制都可以用16#表示如果现在装载一个数<BR> L 16#296如果是BCD码表示十进制296<BR> 如果是十六进制表示十进制663<BR>系统是怎样区分那个数是BCD码还是十六进制的。
1. BCD 码是用2进制表示的十进制数,如果从右端每4位转换成16进制数,则BCD码也可以表示成16进制,例如:
16#123 , 转换成二进制应该是 2#0000 0001 0010 0011
2. 系统是怎样区分那个数是BCD码还是十六进制的。
这取决于使用的指令。例如: STEP7 中S5 定时器中的设定值,就是BCD数,而不是16进制数。
指令的规定与设计在初一旦被定下来之后,就不能再修改。例如同样是定时器, 在GE 90-30 的PLC中,它的设定值就是10进制数,而不是16进制数。
3 . 在每一个指令中都有使用的数据类型的规定。在那里,你就知道该使用16进制数还是BCD码了,先列表如下:
WORD 可以是2进制数,或者16进制数,或者BCD码。
DWORD 可以是2进制数,或者16进制数,或者10进制数。
INT , DINT 只能是10进制数或者16进制数。
参考出处:
STEP7 中的帮助,在索引项的"输入要查找的关键字"中输入: INT
PLC本身是不用区分的,我觉得在通讯的时候比较有用到;比如上位机采集200的时间的时候,200提供的是BCD码的时间;而上位机跟200对时的时候也需要给200BCD码的时间。主要还是编程的时候,处于省时省力的考虑吧
水电站的空间存在极强的电磁场,发电机的电压高达数千伏,电流高达数百安甚至数千安,开关站的输出电压高达数十千伏或数百千伏,发电厂的空间具有极强的电磁干扰。这种极强的电磁干扰将对PLC系统的通信、CPU的正常运行、PLC电源等造成影响。
PLC是水电站计算机监控系统核心部件,并且自成系统,PLC系统的可靠性直接关系着整个计算机监控系统的可靠性,采取措施提高水电站PLC系统的可靠性是十分必要的。
2环境对PLC系统运行的影响
2.1开入的“假信号”可能造成PLC系统的误动
若强电电缆和PLC的信号电缆不能有效地分隔开,甚至敷设在同一电缆沟内时,高电压、大电流电路接通和断开瞬间产生的强电干扰可能会在PLC输入信号线上产生很强的感应电压和感应电流,足以超出光电耦合器的抗干扰作用有效范围,使PLC输入端的光电耦合器中的发光二极管发光,使PLC输入点有效。这样的输入叫“假信号”或“误输入”,将导致PLC产生误动作。
当PLC的开入模块上接到“误输入”时,其控制程序并不能识别,将依据既定的逻辑关系作出推断,并发出动作命令,将此“误输入”不加识别地传向后台计算机。这样的动作命令属于“误动”,可能造成意外停机甚至重大事故。
2.2电源干扰将引起PLC系统不能正常运行甚至死机
水电站各种大功率用电、发电设备通过供电线路的阻抗耦合干扰PLC的电源,从而影响PLC系统的正常运行。当PLC系统供电电压过低时,系统将不能正常工作甚至死机;当供电电压过高或出现峰值电压时,将会对PLC系统造成冲击甚至损坏PLC系统。
2.3通信数据出错
水电站强电磁场的工作环境,将会对PLC的通信系统产生极大影响。较强的电磁干扰将会影响通讯数据的正确性,甚至会造成通信中断、瘫痪。
2.4开出端对PLC造成冲击,甚至对PLC系统造成损坏
水电站的控制电路电压等级一般为DC220V,这样的电压一般不能直接接入PLC数字量输出模块。开出电路的感应电流、感应电压也会窜入PLC开出模块对PLC系统造成冲击。
3所采用的可靠性措施
针对工作环境对PLC系统的各种影响,可以采取以下相应措施以保证系统的可靠性。
3.1屏体选用屏蔽性能良好的结构,以保证外部电磁干扰不在屏内部产生感应电压和感应电流。
3.2开入端选用光电隔离端子。外部开入信号的电压等级为DC220V,增强抗干扰性能;内部因为没有什么强电磁干扰,开入信号电压仍选DC24V工作。光电隔离端子输入侧和输出侧的绝缘电阻很高,一般为1012~1013Ω,而分布电容值很小,一般仅为0.5~1pF,从而输入侧的干扰很难通过;光电隔离端子中信息的传送介质为光,而信息的转换与传送过程是在不透明的密闭环境中进行的,从而不受通常的电磁信号和外界光的干扰。光电隔离端子不仅增加抗干扰性能,还能避免由开入端来的强干扰损坏屏内元器件。
3.3开出选用开关量输出端子。为避免开出端的干扰对PLC造成冲击,甚至对PLC系统造成损坏,应使用出口继电器,并选用开出量专用端子。PLC输出模块内的小型继电器的触点很小,断弧能力很差,不能直接用于发电站的DC220V电路中,必须用PLC驱动外部继电器,用外部继电器的触点驱动DC220V的负载。PLC系统只通过出口继电器的空接点对电站控制回路进行操作。对于屏内的信号灯、光字牌等工作电压为DC24V的负载可以用PLC输出模块内的小型继电器直接驱动。
3.4对于通讯部分,为提高其抗干扰性能,选用适合强干扰的工业环境的现场总线方式,通信介质选用屏蔽电缆。在实际应用中我们选用CAN总线方式。CAN采用短帧结构传输,每帧有效字节为8个,传输时间短,受干扰的概率低。每帧信息都有CRC校验和其他检错措施,保证数据出错率极低。当节点严重错误时,具有自动关闭功能,使总线上其他节点不受影响。CAN总线是适合水电站等强干扰工业环境。实际运行证明CAN是水电站PLC通信的上佳选择。
3.5电源部分
如果PLC使用交流电源,在干扰较强或对可靠性要求很高的场合,可以在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器,隔离变压器可以抑制从电源线窜入的外来干扰,提高抗高频共模干扰能力,屏蔽层应可靠地接地。
低通滤波器可以吸收掉电源中的大部分“毛刺”,如用L1和L2来表示用来抑制高频差模电压,L3和L4来表示用等长的导线反向绕在同一磁环上的,50Hz的工频电流在磁环中产生的磁通互相抵消,磁环不会饱和。两根线中的共模干扰电流在磁环中产生的磁通是迭加的,共模干扰被L3和L4阻挡。C1和C2来表示用来滤除共模干扰电压,C3来表示用来滤除差模干扰电压。R表示压敏电阻,其击穿电压略高于电源正常工作时的高电压,平常相当于开路。遇尖峰干扰脉冲时被击穿,干扰电压被压敏电阻钳位,后者的端电压等于其击穿电压。
高频干扰信号不是通过变压器的绕组耦合,而是通过初级、次级绕组之间的分布电容传递的。在初级、次级绕组之间加绕屏蔽层,并将它和铁芯一起接地,可以减少绕组间的分布电容,提高抗高频干扰的能力。
如果使用220V的直流电源(蓄电池)给PLC供电,可以显著地减少来自交流电源的干扰,在交流电源消失时,也能保证PLC的正常工作。
若PLC电源模块选用DC24V供电模块,可以选用外加开关电源方式,如图1。
这样,就把电源方向的干扰挡在开关电源之外了,现场运行证明这种方案是切实可行并可靠的。
3.6模拟量输入部分
模拟量尽量采用4~20mA这种不易受电磁干扰的电流信号方式,模拟量输入无论屏内还是屏外均要求用屏蔽电缆接线,并且屏蔽层一端要可靠接地,否则,电磁干扰将影响模拟量采样值的正确性。在采样算法中也应加入滤波算法剔除较短的峰值较大的脉冲干扰。
3.7关于站内安装与布线
PLC应远离强干扰源,如高压开关柜、大功率可控硅装置、高频焊机和大型动力设备、动力线等。与PLC装在同一个屏内的电感性元件,如继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路,以避免屏内强磁场的产生。
PLC的I/O线与大功率线应分开走线,如因条件限制实在要在同一线槽中布线,信号线应使用屏蔽电缆。交流线与直流线应分别使用不同的电缆,开关量、模拟量I/O线应分开敷设,后者应采用屏蔽线。不同类型的线应分别装入不同的电缆管或电缆槽中,并使其有尽可能大的空间距离。
转速监控装置是水轮发电机组重要的自动化装置,本文根据小型水电站的特点,提出了在控制机组运行的PLC上增加部分硬件,实现转速监控功能的方法,该方法既解决了测速装置的可靠性问题,又降低了系统的成本,是一种较为理想的方案。
1系统硬件构成
系统硬件是利用控制机组运行PLC的8个晶体管输出点和一个高速输入点,增加LED的译码和驱动电路,组成转速监控装置的硬件系统。
系统由转速信号检测单元、PLC(三菱FX2N系列)和LED速度显示电路三部分组成(如图1所示)。其中转速信号检测单元由光电码盘组成,光电码盘将机组转速转换成电脉冲信号,输入到PLC的高速输入端(如:X0),PLC程序按单位时间内脉冲数计算发电机的实际转速,并显示在LED数码显示器上。
2转速测量的软件设计
2.1转速计算方法
目前常用的转速计算方法有以下几种:
(1)M法:是在一定时间间隔内,对光电码盘输出脉冲数进行计数,并计算出转速,适用于发电机转速的高速测量。
(2)T法:是通过测量光电码盘的脉冲周期来计算电机转速的一种测量方法。
(3)M/T法:是结合了M法和T法的优点,在低速及高速段均有较高的分辨能力和测量精度。
(4)E/T法:其原理是从T法出发,只是为了克服T法高速时的精度问题。
结合FX2NPLC和该水电站水轮发电组的测速范围(0~600r/min),以及M法测速对硬件要求简单的特点,本文采用M法进行转速测量与计算。
假设与发电机同轴连接的光电码盘每旋转一周,输出脉冲数为P,电机的转速为n(r/min),检测时间为T(s),在T内的计数脉冲数为m,则电机的转速n为:
n=60m/pt
在检测时间T内其误差大为1个脉冲,则M法转速分辨率Q为:
Q=60(m 1)/pt-60m/pt=60/pt
可见采用M法测速时,其分辨率与速度的大小无关,要想提高分辩率,除选用每转输出脉冲数多的光电码盘外,只有尽可能的增大检测时间,检测时间过大,转速的反馈延滞作用越严重,将严重影响系统的动、静态性能。
2.2转速检测的软件设计
2.2.1转速脉冲检测
将光电码盘的脉冲信号输入到PLC的高速输入端口X0上(X0为高速输入端,其高频率为:2kHz),利用PLC的测速功能指令“SPD”将100ms中的脉冲数存入PLC数据单元D0中,并计算出发电机的转速。其梯形图如图2所示。
2.2.2转速计算
为了简化计算将光电码盘每转一圈的脉冲数设计为60个、检测时间T=1s,则发电机的转速n即为D0中的脉冲数
n=60D0/pt=60D0/60=D0
2.2.3转速处理和显示
PLC程序对机组转速进行实时检测,非凡是转速达到额定转速35、80、95、140时产生相应的机组控制信号,控制机组进行工况的转变。转速比较判定程序如图3所示。
其中D0为转速数据单元,K210为35的额定转速值(35×600)、M0~M2分别为转速小于210r/min,等于210r/min和大于210r/min控制标志位。
测量的转速数据一方面通过RS232通讯接口上传到电站计算机监控系统,另一方面通过PLC的输出端口在LED显示器上就地显示。就地显示的PLC程序梯形图如图4所示。
梯形图中Y0表示PLC的输出以Y0~Y3输出显示数据信号(BCD码)、Y4~Y7输出位选信号的首地址,参数n表示选用数码管组数(4位为1组)。
本系统在鹅项颈水电站转速测量及保护系统中使用后效果良好。表明该系统具有结构简单、成本低、精度较高、运行可靠等优点,可以推广到其他高可靠性的转速信号测量系统中。